Kupolhuset : Laster och lasteffekter för en liten limträkupol

Sammanfattning: Detta arbete handlar om stomverifiering och materialeffektivisering av ett kupolhus med en stomme bestående av radiellt uppställda limträbågar. Analysen utgår från ett befintligt hus i form av en sfärisk kupol med en radie på drygt 6 meter och en höjd på omkring 7,5 meter. Stommen är uppbyggd av två lager limträbågar som bildar en inre och en yttre kupol, med isolering mellan de båda lagren för att förhindra köldbryggor. Bågarnas tvärsnitt är 90x160 mm och materialet är GL24h. Det totala antalet limträbågar i stommen är 72 stycken, med 36 i varje lager. Byggfirman är intresserade av att verifiera stommen för egentyngder, snölaster och vindlaster inom Umeå-regionen samt att få veta om det går att minska på materialmängden i deras framtida kupolhusprojekt. Sex olika lastfall analyseras med en metod för handberäkning med datorstöd, där upplagsreaktionerna och reaktionskrafterna i kupolens krön beräknas. Moment, normalkraft och tvärkraft i bågarna bestäms därefter med hjälp av friläggning och jämvikt. Bågarna kontrolleras för upplagstryck, skjuvspänningar, dragspänningar vinkelrätt fiberriktningen samt stabilitet i vek och styv riktning. Samverkan mellan de inre och de yttre bågarna uppskattas med hjälp av en modell i programvaran Frame Analysis.  Bågarna uppfyllde kraven för upplagstryck, skjuvspänningar och dragspänningar vinkelrätt fiberriktningen. Bågarna klarade inte kraven för stabilitet, vare sig i vek eller styv riktning. Med utgångspunkt från dessa resultat föreslås att tvärsnittet ändras till 115x320 mm, att den inre raden med bågar slopas och att antalet bågar ändras till 24 stycken. Med dessa ändringar skulle bågarna uppfylla dimensioneringskraven i kontrollerna och mängden material i bågarna skulle samtidigt minska med omkring 15 %. Dessa resultat bygger på en förenklad geometrisk modell av kupolen och bör betraktas som en första uppskattning. Det rekommenderas att en mer ingående analys genomförs med FEM-metoden.